[发明专利]重载荷柔性支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机领域，特别涉及一种重载荷柔性支撑装置。

背景技术

光刻机在工作过程中，工件台和掩模台分别以投影物镜的两面一轴（物面、焦面和光轴）为基准，在控制系统的驱动下，按要求的精度实现工件台与掩模台之间的相对位置以及两者相对物镜的位置。由于光刻机具有高定位精度、高同步运动精度的特点，任何外界振动的传入和内部振动的干扰，都会引起两者之间或者两者相对物镜位置的短暂错位，这将会严重影响光刻质量。引起系统内部微振动并引发错位的主要因素有地基振动的传入，步进或者扫描过程中产生的反作用力和力矩以及内部世界（气液管路和气膜的振动）和外部世界的随机噪音等。为了消除各种振动因素对光刻机曝光质量的影响，就要对整机系统采取有效的隔振和减振措施。请参照图1，通常的解决办法是设法在基础框架2上安装一套减震器3，使光刻机的曝光单元（主要包括照明系统、掩模台、物镜6和主基板4）通过所述减振器3同地基1以及基础框架2隔离开来，这样就可以避免外界的振动通过地基1传给曝光单元。

请继续参照图1，随着大规模集成电路器件集成度的提高，光刻工作分辨力要求愈来愈高，即要求光刻机曝光系统的稳定性、测量系统的准确性和运动平台的精度也愈来愈高（目前定位精度高于10nm），同时工作波长也愈来愈短。进入纳米精度后，光刻分辨率对振动的影响已相当敏感。物镜6作为光刻机中最精密部件及基准，对环境振动的要求非常苛刻，通过减振器3实现的单级减振已不能满足其性能需求。需要两级隔振系统，其中第一级采用减振器3，用于各类基础框架2上的低频振动，第二级采用柔性机构5，用于隔离主基板4上的残余振动加速度。

由于，柔性机构5在垂向需承受2000N以上的重载荷，易产生应力集中，若柔性机构5的结构设计不合理，应力大于材料许用应力时，柔性机构5将产生破坏；即使应力小于材料许用应力，较大的应力长期作用于柔性机构5，也会引起柔性机构5疲劳，缩短其使用寿命。

因此，如何提供一种重载荷下结构应力较小的柔性支撑装置，避免应力集中产生的机构破坏，提高零件疲劳寿命的重载荷柔性支撑装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明提供一种重载荷下结构应力较小的柔性支撑装置，避免柔性支撑装置因应力集中而产生机构破坏，延长使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种重载荷柔性支撑装置，包括三组柔性机构，所述三组柔性机构支撑物镜，并呈等腰三角形布置在光刻机的主基板上；所述三组柔性机构的垂向刚度间为并联关系；所述三组柔性机构的水平向刚度间为并联关系；所述柔性机构包括：顶部横梁和两条侧面竖梁，所述顶部横梁的两端分别与对称设置的两条侧面竖梁相连；所述顶部横梁上至少设有一组中心轴为Y向的第一柔性铰链和一组中心轴为Z向的第二柔性铰链，其中，第一柔性铰链靠近所述顶部横梁的中心，第二柔性铰链靠近侧面竖梁；所述侧面竖梁上至少设有一组中心轴为X向的第三柔性铰链；所述第一、第二和第三柔性铰链统称为柔性铰链；所述柔性铰链的刚度之间为串联关系。

作为优选，所述等腰三角形包含一条底边和两条斜边，位于所述底边两端点处的两组柔性机构以等腰三角形的中线为中心对称分布，所述等腰三角形顶点处的柔性机构与等腰三角形底边两端点处的两组柔性机构平行、垂直或呈角度布置。

作为优选，所述顶部横梁的中心至少设有一物镜接口。

作为优选，所述两条侧面竖梁的底部分别至少设有一主基板接口。

作为优选，所述两侧面竖梁的底部通过一底部横梁相连。

作为优选，所述第一柔性铰链与所述物镜接口边缘的距离不小于5mm。

作为优选，所述柔性机构采用机床加工而成。

作为优选，所述柔性机构采用弹簧钢或殷钢。

作为优选，所述柔性机构的长度为150mm～250mm，宽度为20mm～50mm，高度为80mm～150mm。

作为优选，所述顶部横梁和侧面竖梁的厚度为8～12mm。

作为优选，所述柔性铰链的截面形式包括圆形、直梁形、倒圆角直梁形或者渐变收缩形。

作为优选，所述柔性铰链的截面为圆形时，所述圆形的直径为6～30mm。

作为优选，第三柔性铰链与所述侧面竖梁底面的距离不小于8mm。

作为优选，还包括阻尼器，所述阻尼器安装在所述物镜与主基板之间。